에어컨의 역사와 작동원리에 대해서 알아보자

여름이 찾아오면서 고온다습한 기후가 계속되고 있습니다.

사실 뜨겁기만 한 온도는 그늘에만 가도 시원함을 느낄 수 있기 때문에 어느 정도 견딜 수 있지만 뜨거우면서 습하기까지 하다면 정말 견디기 어려운데요. 그렇기 때문에 많은 사람들이 에어컨과 제습기를 틀어서 습한정도를 낮추려고 합니다.

그래서 오늘은 에어컨이 어떻게 탄생했는지 에어컨의 역사에 대해서 알아보겠습니다.

 

에어컨의 역사와 탄생

 

뜨거운 날씨는 최근에 생긴 것이 아니라 아주아주 옛날부터 있었습니다. 현재와 같은 에어컨이 없었던 과거에는 어떤 식으로 열을 식혔을까요? 이런 실내 냉방에 대한 개념은 고대 문명으로부터 시작하게 됩니다.

기원전 2500년 초에 고대 이집트에서는 사람들이 집을 시원하게 유지하기 위해 아주 기초적이고 원초적인 방법을 사용했습니다.

그들은 창문에 축축한 갈대를 매달아 바람이 물을 증발시키게 만들었고, 이런 방법을 통해 쾌적한 실내환경을 조성하였습니다. 또한 고대 로마에서는 기온이 높은 여름에 뜨거워진 실내 열기를 식히기 위해 집 안의 벽을 통해 물을 순환시켰습니다. 중국에서는 물레방아를 통해서 열기를 식혔고, 페르시아에서는 물탱크와 바람을 이용한 윈드타워가 있었습니다. 

결과적으로 고대에서부터 이미 끊임없이 열을 식히기 위해서 다양한 방법을 사용했습니다. 

 

오늘날과 같은 기계화된 에어컨이 만들어질 수 있었던 것은 압축 액화된 암모니아가 증발하면서 주위 공기를 차갑게 만든다는 사실을 영국 과학자인 마이클 페러데이가 발견하면서부터 시작되었습니다. 

이후 에어컨이라고 부르는 에어컨디셔닝이란 단어는 스튜어트 크래머라는 인물이 만든 말로 그는 습도의 함량을 조절할 수 있다고 생각했는데 이후 윌리스 캐리어로 이어지며 현재의 에어컨이 탄생하게 되었습니다.

미국의 엔지니어이자 발명가인 윌리스 캐리어는 1902년에 세계 최초의 현대식 전기 공조 시스템을 개발했습니다. 

원래는 인쇄 공장의 습도조절을 위해 설계 되었던 캐리어의 발명품은 제조 및 의료 같은 사업에도 엄청난 혁명을 일으키며 보급되기 시작했습니다. 

인쇄 공장의 온도 및 습도 변화가 잉크 노즐이 정렬되는 데 영향을 미쳐 컬러 인쇄를 하기가 굉장히 까다로웠습니다. 

이런 문제를 해결하기 위해 캐리어는 노력을 하였지만 처음에는 부피가 상당히 크고 냉각제를 독성이 있는 암모니아를 사용하여 위험했습니다. 그렇기 때문에 다양한 연구를 하였고 그는 냉각제를 무독성의 딜런으로 대체하게 되었고, 중앙압축기를 설치하여 에어컨의 크기 또한 획기적으로 줄였습니다. 

 

초기에 에어컨은 부유층만의 전유물로 굉장한 사치품이었습니다. 그러나 2차 세계대전 이후 엄청난 세계 경제 호황이 있었고, 이는 일반 대중에게도 에어컨을 쉽게 접하도록 하는 기회가 되었습니다. 1950년도에는 창문형 에어컨이 등장하게 되었고, 계속적인 혁신과 기술발달로 인해 중앙 냉방 시스템을 통해 엄청나게 큰 규모의 건물에도 에어컨 시스템을 가동하게 되었습니다. 

에어컨의 원리 자체는 그리 어렵지 않을 수 있으나 시원하게 만드는 냉매제와 인체에 무해한 냉매제, 또 친환경적인 에너지 소비에 대해서 지금도 끊임없이 연구개발이 되고 있습니다. 어릴 적 무분별한 에어컨 사용이 지구 환경을 오염시킨다는 얘기를 많이 들었습니다. 그것이 불과 20년, 30년 전입니다. 이제는 친환경적이고 더욱더 효율적인 냉각방법을 찾아내기 위해 엄청난 연구를 하고 있습니다. 

 

에어컨의 작동 과정

 

에어컨의 냉각 과정은 냉각제가 압축기와 응축기, 팽찰밸브, 증발기를 거치면서 이루어집니다.

첫째, 압축기는 에어컨 내부에서 냉매를 압축하는 장치로 전기모터를 사용하여 작동 합니다. 기체 상태의 냉각제는 압축기에서 고온, 고압의 상태가 됩니다.

둘째, 압축기에서 나온 고온, 고압의 기체는 외부에서 흡입되는 공기와 만나 식게 되며 액체가 되는데요.

실외기 앞에 서 계시면 알겠지만 시원한 바람이 아닌 뜨거운 바람이 아주 강하게 나오는 것을 알 수 있습니다. 바로 뜨거운 기체가 외부공기와 만나게 되면서 뜨거운 바람이 나오는 것입니다.

셋째, 이후 액체가 실내로 들어오게 되면서 저압의 액체가 됩니다. 이것들이 팽창밸브를 지나면서 주위 열 에너지를 흡수하면서 증발하게 되고 다시 기체가 됩니다.

그리고 반복적으로 다시 압축기로 돌아오면서 사이클이 완성이 됩니다.